Телеобъектив с вынесенным входным зрачком
Владельцы патента RU 2263336:
Анитропова-Лившиц Ирина Леонидовна (RU)
Бронштейн Игорь Григорьевич (RU)
Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано как с телевизионными трубками, так и с ПЗС-приемниками для получения визуальной информации от внешних объектов. Телеобъектив содержит первую положительную и вторую отрицательную группы линз. Первая группа линз содержит двояковыпуклую и отрицательную линзы, а вторая группа - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению. Отрицательная линза первой группы выполнена в виде мениска, обращенного вогнутостью к предмету, и склеена с двояковыпуклой линзой, за ними дополнительно установлен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету. За отрицательным мениском второй группы дополнительно установлены положительный компонент, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, и отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету. Обеспечивается создание телеобъектива более высокого качества с большим выносом входного зрачка, что позволяет расширить область применения объективов такого типа. 2 ил., 1 табл.
Изобретение относится к оптическому приборостроению, а точнее к телеобъективам, и может быть использовано как с телевизионными трубками, так и с ПЗС-приемниками для получения визуальной информации от внешних объектов.
Известен телеобъектив из книги Laikin, "Lens Design", Marcel Dekker, Inc., USA,1995, стр.83. см. приложение, состоящий из первой положительной и второй отрицательной групп линз, причем первая группа выполнена склеенной из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, а вторая - из склеенных отрицательного и положительного менисков, обращенных вогнутостью к объекту и расположенной за ними двояковыпуклой линзы. Известный объектив имеет относительное отверстие 1:5.6, полное угловое поле 12 градусов при фокусном расстоянии 125 мм. Коэффициент телеукорочения 0.82. Объектив имеет невысокое качество изображения, о чем свидетельствуют приведенные в приложении частотно-контрастные характеристики (ЧКХ).
К недостаткам известного объектива следует отнести расположение входного зрачка внутри объектива, что ограничивает его применение, а также невысокое качество изображения.
Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому и выбранный авторами за прототип является телеобъектив с вынесенным входным зрачком (типа Таир) из книги Д.С.Волосов, Фотографическая оптика. М.: Искусство, 1971, стр.418.
Объектив-прототип содержит первую положительную и вторую отрицательную группы линз, причем первая группа линз содержит двояковыпуклую и отрицательную линзы, а вторая - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению. Входной зрачок объектива вынесен и расположен вблизи его первой поверхности. Относительное отверстие объектива 1:5.6, полное угловое поле - 10 градусов, при фокусном расстоянии 150 мм. Коэффициент телеукорочения 0.9. Качество изображения невысокое вследствие небольшого количества параметров для исправления аберраций.
К недостаткам прототипа относятся малый вынос входного зрачка (0.1 мм от первой поверхности объектива) и низкое качество изображения, что ограничивает область его применения.
Задачей предлагаемого изобретения является создание телеобъектива более высокого качества с большим выносом входного зрачка, что позволит расширить область применения объективов такого типа.
Решение указанной задачи достигается тем, что в телеобъективе с вынесенным входным зрачком, содержащем первую положительную и вторую отрицательную группу линз, причем первая группа линз содержит двояковыпуклую и отрицательную линзы, а вторая группа содержит отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, при этом отрицательная линза первой группы выполнена в виде мениска, обращенного вогнутостью к предмету и склеена с двояковыпуклой линзой. А за ними дополнительно установлен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету. А за отрицательным мениском второй группы дополнительно установлены положительный компонент склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз и отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету.
Выполнение первой группы в виде положительного компонента, состоящего из положительного компонента, склеенного из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, и установленного за ним отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, позволяет вынести входной зрачок вперед, скорректировать сферическую и хроматические аберрации для осевой точки, одновременно избежать возникновения аберраций высших порядков ВП (в частности, кому и сферическую аберрацию в наклонных пучках), что позволит обеспечить высокое качество изображения при выносе входного зрачка.
Выполнение второй группы в виде отрицательного компонента, содержащего отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, положительный компонент, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, и отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, позволяет улучшить качество изображения за счет коррекции аберраций главного луча и широких наклонных пучков, включая хроматизм увеличения, астигмохроматизм и аберрации ВП, с одновременным увеличением выноса входного зрачка.
Только указанная совокупность позволяет получить необходимое и достаточное количество параметров оптической схемы, позволяющих одновременно улучшить качество изображения и увеличить вынос входного зрачка телеобъектива. Такая совокупность позволяет расширить область применения телеобъективов и использовать их, например, в автоколлимационных схемах.
Совокупность всех признаков позволяет решить поставленную задачу, исключение любого из них ведет к невозможности реализации телеобъектива с вынесенным входным зрачком с высоким качеством изображения.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
на фиг.1 представлена оптическая схема телеобъектива с вынесенным входным зрачком;
на фиг.2 представлены частотно-контрастные характеристики объектива.
Телеобъектив с вынесенным входным зрачком содержит последовательно расположенную по ходу луча апертурную диафрагму 1 (совпадающую со входным зрачком объектива), первую группу линз объектива, состоящую из склеенных двояковыпуклой линзы 2 и отрицательного мениска 3, обращенного вогнутостью к предмету, затем отрицательный мениск 4, также обращенный вогнутостью к предмету. Во второй группе линз расположены отрицательный мениск 5, обращенный вогнутостью к изображению, положительный компонент, склеенный из двояковыпуклой 6 и двояковогнутой 7 линз, за которыми находится отрицательный мениск 8, обращенный вогнутостью к предмету.
Объектив работает следующим образом: световой поток от бесконечно удаленного объекта последовательно проходит через все элементы объектива 1-8, после которых изображение образуется в фокальной плоскости объектива, которая затем совмещается со светочувствительным слоем приемника изображения - телевизионной трубки или матрицы (на чертежах не показаны).
Примером конкретной реализации предлагаемого изобретения является телеобъектив, имеющий фокусное расстояние 150 мм, угловое поле 2w=11 градусов, относительное отверстие D/f=l:7.5, коэффициент телеукорочения 0.8, вынос входного зрачка составляет 50 мм.
Конструктивные параметры телеобъектива представлены в таблице.
| N | Радиусы, мм | Толщины, мм | Материал | Световые диаметры, мм |
| 1 | Плоскость | 50 | Воздух | 20.0 |
| 2 | 37.28 | 12.25 | Воздух | 30.2 |
| 3 | -48.42 | 5.5 | К8 | 30.2 |
| 4 | -209.71 | 7 | Ф1 | 28.1 |
| 5 | -109.1 | 5 | Воздух | 28.1 |
| 6 | -1028 | 9.84 | ТФ10 | 26.1 |
| 7 | 36.47 | 4.78 | Воздух | 25.9 |
| 8 | 29.69 | 8.1 | К8 | 24.6 |
| 9 | 96.83 | 7.2 | Воздух | 23.0 |
| 10 | -26.55 | 5.9 | ТФ2 | 22.7 |
| 11 | 608.1 | 10 | СТК19 | 21.1 |
| 12 | -24.5 | 3.6 | Воздух | 20.6 |
| 13 | -38.7 | ТФ10 | 22.5 | |
| 14 | воздух |
Техническими преимуществами предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом являются:
- увеличение выноса входного зрачка на 0.33 относительной величины фокусного расстояния объектива;
- улучшение качество изображения до близкого к дифракционному.
Реализация технических преимуществ предлагаемого изобретения расширяет область применения телеобъектива, что позволяет использовать его в измерительных, например, автоколлимационных схемах, размещая зеркала в плоскости вынесенного входного зрачка, при этом высокое качество изображения телеобъектива позволяет, в свою очередь, повышать точность измерений.
Телеобъектив с вынесенным входным зрачком, содержащий первую положительную и вторую отрицательную группы линз, причем первая группа линз содержит двояковыпуклую и отрицательную линзы, а вторая группа - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, отличающийся тем, что отрицательная линза первой группы выполнена в виде мениска, обращенного вогнутостью к предмету, и склеена с двояковыпуклой линзой, за ними дополнительно установлен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, а за отрицательным мениском второй группы дополнительно установлены положительный компонент, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, и отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету.
